Que signifie «condensateur sautant de haut en bas» et quel travail fait-il?

En étudiant les condensateurs, je suis tombé sur une explication parlant de "sauter de haut en bas quand un condensateur sépare deux étages". J'ai compris de plusieurs articles ici que les condensateurs bloquent le courant continu lorsqu'il est complètement chargé et que l'idée de «charger et décharger» du condensateur.

« Cette page » explique
1. Si un condensateur a le fil négatif connecté au rail 0 V, il se chargera et se déchargera
2. Si un condensateur N'EST PAS connecté directement au rail 0 V, il Sautera DE HAUT EN BAS.

et avec la figure suivante, dit

le condensateur `` tombera '' et la tension sur le fil négatif peut en fait descendre sous le rail 0V

où j'ai totalement perdu ma compréhension.

casquette de saut http://www.talkingelectronics.com/projects/Capacitor%20-%20How%20A%20Capacitor%20Works/images/Cap-TwoStages-Anim.gif

(Veuillez vous référer à «4. Un condensateur sépare deux étages» sur « la page liée » . )

Les pages expliquent que

En sachant combien un condensateur saute de haut en bas, vous pouvez «voir» un circuit fonctionner. et ici mes questions sont venues.

1. Je ne peux pas comprendre la différence entre «charger / décharger» et «sauter haut / bas». J'ai pensé que même s'il n'est pas directement connecté au rail 0V, toujours en fonction de sa tension de référence, il peut être chargé et déchargé. Quelle est la différence entre ces deux expressions pour comprendre leur signification?
2. Que se passe-t-il lorsque le condensateur saute de haut en bas?
3. Comment puis-je calculer le montant des «sauts»?

Ce que l'auteur décrit dans ce circuit, c'est que si la tension du côté gauche du condensateur change soudainement de niveau, la tension du côté droit changera de la même quantité.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Figure 1. Onde carrée traversant un condensateur. (Veuillez excuser les flèches sous forme de courbes de décharge RC.)

Avec le schéma du circuit ci-dessus:

• Initialement, «A» est élevé et «B» est à 0 V.
• Lorsque Q1 s'allume, «A» est tiré («saute» dans le langage de l'auteur) à 0 V.
• Au moment de la commutation, la tension aux bornes de C1 est V +, donc lorsque «A» est tiré bas, «B» est également tiré bas. c'est-à-dire que les deux côtés «sautent» ensemble car aucun des deux côtés n'est mis à la terre.

Dans le cas d'un condensateur de filtrage, un côté est généralement mis à la terre, de sorte que cet effet n'est pas visible.

Je trouve utile dans l'analyse des circuits de penser à l'action du condensateur de cette façon. Je détermine quelle est la tension en régime permanent aux bornes du condensateur et ce qui se passera du côté droit lorsque le côté gauche change soudainement de tension.

Formes d'onde de simulation

^{simuler ce circuit}

Figure 2. Schéma de test.

Figure 3. 500 Hz, 1 µF, 100 kΩ.

La figure 3 montre ce qui se passe lorsque le condensateur alimente une charge à haute résistance.

• Au premier front montant de l'entrée, la sortie "saute" avec elle. Cependant, R1 commence à décharger le côté droit et à la fin de ce demi-cycle, la tension s'est un peu affaissée.
• Sur le premier front descendant, l'entrée chute de 1 V, tout comme la sortie. Comme le point de départ est d'environ +0,9 V, la sortie tombe à -0,1 V.
• Ce processus se poursuit et après un certain temps, la forme d'onde se stabilise autour de la ligne zéro volt.

Figure 4. 500 Hz, 1 µF, 1 kΩ.

• La diminution de R1 à 1 kΩ entraîne un effet plus prononcé à mesure que le condensateur se décharge et se charge plus rapidement. Remarquez comment la forme d'onde s'est stabilisée après quelques cycles.

Figure 5. 500 Hz, 1 µF, 100 Ω.

• Dans la figure 5, R1 a été réduit à 100 Ω et nous pouvons voir que la forme d'onde de sortie est devenue beaucoup plus pointue. Nous pouvons également voir qu'il n'atteint plus le niveau +1 V car la résistance de charge est si faible.

Cette explication est délibérément non mathématique et vise à vous donner une image mentale de ce qui se passe réellement. Si vous étudiez un peu plus les mathématiques et déterminez où circule le courant, vous devriez être en mesure de bien comprendre comment cela fonctionne.

Simulation

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Oublie ça. Passez. L'auteur de ce site Web semble avoir du mal avec ce qu'est un condensateur lui-même. Il a formé de petits nœuds mentaux dans une tentative de démystifier ces trucs de condensateur pour lui-même, tout comme les premières personnes ont créé divers mythes pour expliquer des choses qu'ils ne comprenaient pas non plus. Il essaie ensuite de vous expliquer la bête mystérieuse en utilisant ses mythes personnels. Ça ne marche pas bien. Comme je l'ai dit, oubliez ça et continuez.

Je pense que sa vision de "sauter" se réfère vraiment à la tension de mode commun, comme lorsqu'elle est utilisée pour transmettre un signal, qui est différente pour lui que lorsqu'elle est utilisée pour le lissage de l'alimentation. Ne vous attardez pas sur la mythologie personnelle de ce type.

Je pense que ce que l'auteur veut visualiser, c'est le couplage de deux nœuds dans un circuit par un condensateur.

Afin de changer la tension aux bornes d'un condensateur, un courant à travers le condensateur est nécessaire. Si le condensateur est grand ou le courant faible, le changement de tension sera lent.

Dans ce cas, si la tension de l'un des nœuds change, le condensateur agira comme une source de tension et le même changement peut être observé sur le deuxième nœud.

La situation que l'auteur imagine probablement est une chute soudaine de la tension sur une borne du condensateur qui pourrait pousser l'autre en dessous de 0V.

J'essaie toujours d'enrouler ma tête autour de condensateurs, mais si ma demi-compréhension est sur la bonne voie, alors je peux peut-être aider quelqu'un dans le même bateau.

L'accord de base avec les condensateurs semble être, ils échangent du courant contre de la tension: le courant peut d'abord traverser un condensateur (c'est vraiment une question de collecte de charge sur une plaque et de poussée de charge loin de l'autre plaque), mais le courant diminue comme la charge s'accumule sur les plaques, et à la fin vous vous retrouvez avec un différentiel de tension mais pas de courant. C'est alors que le condensateur est complètement chargé. Donc, par exemple, disons que vous avez un condensateur couplant deux circuits, l'un à un point 5V et l'autre à un point 2V. Cela signifie que, lorsque le condensateur est complètement chargé, la charge sur les plaques du condensateur équivaut à une chute de 3 V à travers le condensateur.

Je pense - je pense - le saut est à ce sujet. Disons que le premier circuit passe rapidement de 5V à 10V. La tension aux bornes du condensateur est toujours de -3V, donc l'autre côté du condensateur augmente également de 2V à 7V, au moins au départ. Les paramètres de votre circuit peuvent alors entraîner l'entrée ou la sortie de la charge sur les plaques et modifier la tension aux bornes du condensateur, de sorte que le «saut» de 5 V peut être très très temporaire. Peut-être que cela fonctionnera que le deuxième circuit ramène progressivement son côté du condensateur au niveau 2V, donc quand les choses se rétablissent, nous avons une chute de tension de 8V. Et puis je suppose que la tension sur le premier circuit pourrait soudainement redescendre à 5V, envoyant la tension à droite à -3V jusqu'à ce que les choses se rétablissent à nouveau.

Cela semble être un résultat fou, mais vous savez ce que cela explique parfaitement? Le multivibrateur astable. L'une des caractéristiques du multivibrateur astable est que, lorsque l'un des transistors conduit enfin, il envoie une grosse tension négative à la base de l'autre transistor, et la seule façon dont j'ai pu comprendre cela est via ce que j'ai décrit ci-dessus. C'est toujours contre-intuitif comme tout ça pour moi, mais j'essaie de l'accepter.

Je trouve utile de penser à un condensateur de couplage comme un moyen d' isoler les étages afin que la polarisation (DC) d'un étage n'affecte pas la polarisation (DC) d'un autre, et comme un "court" pour les signaux (AC).
Si le condensateur était vraiment court, il devrait être évident que lorsqu'un "côté" d'un court-circuit change, l'autre "côté" changera également de la même quantité. Cela signifie que si le côté gauche du condensateur "saute" de + 1v, le côté droit "saute" également de la même quantité (+ 1v). Si le côté gauche "baisse" de -1v, le côté droit baissera "de -1v.